军多次进攻，卢沟桥宛平城固若金汤。8日中午前后，日军集中炮火，两次向卢沟桥猛轰，并出动战车，夺取了卢沟桥车站。不久又从永定河东岸向西岸发起冲锋，企图攻占卢沟桥控制京汉铁路。三十七师一一o旅二十九团第三营的一排守军，英勇奋战，全排壮烈牺牲。守在宛平城南门的连长怒不可遏，立即派出一排敢死队手持大刀冲向敌人，两军相遇，敢死队锐不可挡，刀光闪烁，敌人血肉横飞。日军被这样不怕死的对手震慑了，一个个狼狈逃窜，卢沟桥失而复得。

    从7月8日到10日，卢沟桥畔杀声不绝。大王庙前，二十九军战士高呼：“宁为战死鬼，不做亡国奴!”他们发挥近战拼杀的威力，与日军反复争夺阵地，大王庙三失三得，战况空前激烈，日军中队长一木清直在大王庙被我军斩杀，二十九军金振中营长身负重伤。永定河岸，烽烟滚滚，日军蜂拥而至，潜伏河边的二十九军大刀队突然跃出，与敌殊死拼杀，日军纷纷败退。

    7月11日，日本政府决定向华北增乓，战事扩大。7月17日，蒋介石在庐山发表讲话，正式表示：“战端一开，则地无分南北，人无分老幼，皆有抗战守土之责。”艰苦卓绝的八年抗战正式拉开了序幕。

    北平的战云越来越浓。宋哲元从山东回来后对形势的了解不是很清楚，举棋不定，使本来就严峻的局面变得更加严峻了。日本军部已下定决心对华作战，山杉元向日本天皇夸下‘三个月灭亡中国”的海口。大批日军沿铁路和长城向平津集中。

    至7月26日，侵华日军已增至10万之多。廊坊失守，同时驻丰台的日军企图进入北平广安门，遭到二十九军猛烈阻击，日军头目樱井被击毙。

    7月27日，日军铃木旅团、酒井机械化旅团在30余架飞机及一个炮兵联队援助下，向北苑、黄寺、沙河发动攻击。

    日军通过假和谈争取了时间，完成了对平津的战略包围，一场大战势不可免了。佟麟阁终日在前线奔走，他知道自己据守的南苑是天津到北平间的屏障，一旦南苑失守，古都北平就暴露无遗。他多次请宋哲元迅速调兵增援南苑。27日，宋哲元终于丢掉一切幻想，决心与日军决一死战，命赵登禹为南苑军事总指挥与佟麟阁共同安排南苑保卫战大计。忧心忡忡的佟麟阁终于舒出了一口气。他与赵登禹是多年生死与共的老战友，当年赵登禹在西安投军，佟麟阁是他入伍后的第一个连长，以后长期合作，出生入死，建立了兄弟般的友谊。赵登禹的出现，使他感到放心，但当他知道赵统率的一三二师主力尚在赴平的路上，而且先头部队已在团河被日军阻挡的消息后，心中不免一沉，他暗自思忖：“为国杀身成仁的时候到了。”

    7月28日，日军对南苑发动了空前猛烈的进攻，在30余架飞机、数十门火炮的轮番轰击下，二十九军的阵地已成一片火海，各部队之间的联系被切断。阵地与阵地之间无法沟通消息，将士们只是凭着一股正气和一把大刀在与装备先进的日军厮杀。

    阵地丢失了，战士们赤膊举刀，以血肉之躯把它夺回来。掩体炸平了，战士们跳进冒着热气的炮弹坑，继续拼死抵抗，前面的部队打没了，后面的部队义无反顾地扑上去，堵住缺口。中国士兵已经不是凭武器与敌人较量，而是靠一股民族正气鼓舞他们以死来和强敌抗争。

    中午时分，日军突破了南苑西、南两方面的防线，二十九军与城内联络的惟一道路就是南苑到北平间的公路了。就在此时，随从士兵报告，在大红门一带出现大批日军。佟麟阁为之一震，他清醒地知道，这股日军显然是要控制大红门，切断整个北路，那样南苑的部队就会成为一支孤军，完全落入日军的包围圈中。军情万分紧急，佟麟阁决定亲自前去扫清大红门的日军。当时守军兵力已经不多，经紧急调遣，只有百余名随员和卫兵，佟麟阁顾不得兵力单薄，率众向大红门急驰。

    4、壮哉，将军！

    日军已经发现了这支增援部队，他们集中大量的火力，向这支毫无遮挡的队伍密集发射炮弹。在佟麟阁指挥下，战士们冒着炮火迂回前进。日军见这支部队人数并不多，于是调集步兵逐渐合围。在大红门附近，佟麟阁陷入了重围，苦战良久，东冲西突，终不能打开缺口。佟麟阁腿部中弹，部下劝其稍退裹伤，他说：“情况紧急，抗战事大，个人安危事小。”任血流如注，依然带头冲杀。佟麟阁所想的不是要保全自己，而是如何寻找敌人的破绽，保住这北线唯一的通路。将士们热泪盈眶，随着佟麟阁与敌人杀成一团。这时，一颗罪恶的子弹击中了佟麟阁的头部，他眼中喷着怒火，带着对敌人的无比痛恨，壮烈牺牲。这一年，佟麟阁45岁。佟麟阁殉难的第二天，冀察外交委员会派秘书欧阳夫率领警卫10余人，架着红十字会的车辆赴大红门，寻回将军的遗体。

    佟麟阁是全面抗战开始后牺牲的第一位高级将领，他拼死抗敌的牺牲精神为全国人民所敬仰。国民政府于1937年7月31日发布褒奖令，追赠佟麟阁为陆军上将。1943年元旦，国民政府在陪都重庆举行表忠盛典，宣布抗日英烈佟麟阁、赵登禹入祀首都忠烈祠。国民政府在表彰令中称赞佟麟阁：“以捍卫国家，保守疆土为职志，迭次冲锋，奋厉无前。论其忠勇，洵足发扬士气，表率戎行。不幸身陷重围，死于战阵。追怀壮烈，痛悼良深！”

    中国共产党在巴黎出版的《救国时报》载文敬悼佟麟阁将军，称赞他为“奋战至最后一滴血，光荣地完成了保国卫民的天职，足为全国军人的模范。”

    佟麟阁和赵登禹两将军都是冯玉祥多年的袍泽。对于他们的牺牲，冯玉祥十分悲痛。这年8月1日，冯玉祥在南京作《吊佟赵》诗一首，表达了他对两位民族英雄的深厚感情：

    佟是二十六年的同志，

    赵是二十三年的弟兄。

    我们艰苦共尝，我们患难相从。

    论学问：

    佟入高教团，用过一年功；

    赵入教导团，八月后即回营。

    论体格：

    同样强壮，但赵比佟更伟雄。

    佟善练兵心极细，

    赵长杀敌夜袭营。

    佟极俭朴，而信教甚诚；

    赵极孝义，而尤能篤行。

    二人是一样的忠；

    二人是一样的勇。

    如今同为抗敌阵亡，

    使我何等悲伤！

    但我替他二位想想，

    又觉得庆幸非常。

    食人民脂膏，受国家培养，

    必须这样死，方是最好下场。

    后死者奋力抗战，

    都奉你们为榜样。

    我们全民族已在怒吼，

    不怕敌焰如何猖狂。

    最后胜利必在我方，

    最后胜利必在我方！

    你们二位在前面等我，

    我要不久把你们赶上。

    佟麟阁的遗体运回北平后，暂时寄放在北新桥柏林寺。当时北平已经沦陷，寺内方丈仰慕佟将军为国捐躯的精神，冒着被日军枪杀的危险，严守寄放灵柩机密，直到抗战胜利。1946年7月28日，在佟麟阁殉难9周年、抗战胜利一周年之际，北平人民在中山公园举行隆重的追悼大会。大会上挽联、花圈如林，公祭的队伍络绎不绝，极尽哀荣，将军最后被移葬于香山公园内。北平各界人士并一致决定，将北平西城的南沟沿街命名为“佟麟阁路”，以志永久纪念。